【手続補正書】
【提出日】平成18年8月14日(2006.8.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に設けられた複数の光電変換部と、
前記各光電変換部上に配された導波路と、
隣接する前記導波路の間に配された複数の配線層と、
前記複数の配線層の層間に配された層間膜と、
前記導波路の上方に前記導波路に対応して配されたマイクロレンズと、を有し、
前記導波路は、カラーフィルタと、該カラーフィルタを囲うように配された空気層とを有し、該空気層は前記カラーフィルタと、前記配線層及び前記層間膜との間に配されていることを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
前記カラーフィルタが配される前記導波路の開口は、前記光電変換部から前記マイクロレンズへ向かって大きくなっていることを特徴とする、請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
撮像レンズで結像した被写体像を撮像素子で光電変換することによって画像信号を得るデジタルカメラであって、
前記撮像素子として請求項１または２に記載の撮像素子を備えていることを特徴とするデジタルカメラ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の撮像素子は、半導体基板に設けられた複数の光電変換部と、前記各光電変換部上に配された導波路と、隣接する前記導波路の間に配された複数の配線層と、前記複数の配線層の層間に配された層間膜と、前記導波路の上方に前記導波路に対応して配されたマイクロレンズと、を有し、前記導波路は、カラーフィルタと、該カラーフィルタを囲うように配された空気層とを有し、該空気層は前記カラーフィルタと、前記配線層及び前記層間膜との間に配されていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
上記本発明によれば、より高い感度を有する撮像素子を提供することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
（参考形態）
図１〜図５は本発明の参考形態を示す図であり、図１は本発明の参考形態の撮像素子の概略断面図、図２Ａおよび図２Ｂは図１に示した撮像素子のセンサ基板の製造プロセスを示す図、図３Ａおよび図３Ｂは図１に示した撮像素子の光学基板の製造プロセスを示す図、図４は図１に示した撮像素子のダイクロイックフィルタの分光特性図、図５は図１に示した撮像素子における光線追跡図である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
図１に示すように、本参考形態の撮像素子は、センサ基板１０と光学基板１２とで構成されている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本参考形態の撮像素子は、上記に説明したセンサ基板１０の上面と光学基板１２の下面とを互いに貼り合わせた構造になっている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
そして、センサ基板１０の上面と光学基板１２の下面とを不図示の位置決め指標に基づいて互いに貼り合わせることにより、本参考形態の撮像素子が完成する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
このように、本参考形態では、ダイクロイックフィルタ層１３２，１３５等の複雑な構成を有する光学基板１２をセンサ基板１０と異なる工程で製造することによって、撮像素子の歩留まりを向上させている。また、光学基板１２を構成する各光学部材をできるだけ少ない種類の材料で形成するために、光学基板１２の透明基板であるガラス基板１２０に形成される光学部材を、屈折率が互いに異なる２種類の透明材料で構成することによって、撮像素子を製造する製造装置の小型化と、使用する材料の種類が少ないことによる歩留まりの向上とを図っている。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
次に、撮像素子に入射する光の状態を、図４および図５を参照して説明する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
図５（ａ）は、本参考形態の撮像素子の所定の画素にＦ１．４の画角の光束が入射した場合の光線追跡図である。図５（ａ）に示すように、ガラス基板１２０を透過し、低屈折率層１２１を通ってマイクロレンズ１２４を透過した光は、マイクロレンズ１２４とダイクロイックフィルタ層１３５との間に設けられた第１の屈折率層１２４と第２の屈折率層１２９との界面で屈折した後、ダイクロイックフィルタ層１３５に入射する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
このように、本参考形態の撮像素子は、画角の広い光束が入射した場合であっても光線を効果的に光電変換部１０４へ導くことが可能であるので、感度が向上している。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
従来の顔料タイプのカラーフィルタでは、フィルタを透過しない色の光はフィルタに吸収されてしまい、これが撮像素子の感度を低下させる要因になっていた。しかし、本参考形態によれば、従来の顔料タイプのカラーフィルタでは吸収されていた光も光電変換部１０４に取り込むことができ、これにより撮像素子の感度を向上させることが可能になっている。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
さらに、本参考形態の撮像素子は、緑色の光が透過するダイクロイックフィルタ層１３５を有する画素に入射した赤色の光を、これに隣接する、赤色を透過するダイクロイックフィルタ層１３２を有する画素に導くことにより、いわゆる偽色が発生することを防止することが可能になっている。すなわち、従来の顔料タイプのカラーフィルタ層を有する撮像素子においては、緑色の光を透過するカラーフィルタ層を有する画素に赤色の光が入射しても赤の画像は再現されなかったが、本参考形態の撮像素子では緑色の光が透過するダイクロイックフィルタ層１３５を有する画素に入射した赤色の光は、これに隣接する赤色を透過するダイクロイックフィルタ層１３２を有する画素にて赤の画像を再現することを可能としている。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
本参考形態では、光学基板１２を構成する光学部材に、屈折率が比較的高い透明材料としてＴｉＯ2、屈折率が比較的低い透明材料としてＳｉＯ2の２種類の透明材料を使用する例を示したが、屈折率が比較的高い透明材料で構成されたマイクロレンズ１２４と屈折率が比較的低い透明材料で構成された第１の屈折率層１２５との屈折率界面での反射による損失を小さくするために、図６に示す本参考形態の撮像素子の変形例のように、マイクロレンズ１２４と第１の屈折率層１２５との間に、例えばＳｉＮ等の透明材料からなる中間の屈折率を持つ反射防止層１３６を設け、光学部材を３種類の透明材料で構成するのも有効である。さらに、光学基板１２の光入射面に屈折率が比較的低い透明材料であるＭｇＦ2を反射防止膜としてコーティングすることで、４種類の透明材料で光学部材を構成するのも有効である。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
（第１の実施形態）
図７〜図１１は本発明の第１の実施形態を示す図であり、図７は本発明の第１の実施形態の撮像素子の概略断面図、図８Ａおよび図８Ｂは図７に示した撮像素子のセンサ基板の製造プロセスを示す図、図９Ａおよび図９Ｂは図７に示した撮像素子の光学基板の製造プロセスを示す図である。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
また、本実施形態では、光学基板２２のマイクロレンズ２２４上に設けられたカラーフィルタ２２７，２３０が導波路としての役割も有しているので、図１等に示した参考形態の構成に比べてマイクロレンズ２２４から光電変換部２０４までの光路長が構造上短くなっている。そのため、マイクロレンズ２２４から出射して光電変換部２０４に到達する間に生じる光の損失が少なくなるので、この構成によっても、撮像素子の感度を向上させることが可能になっている。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１９】
【図１】本発明の参考形態の撮像素子の概略断面図である。
【図２Ａ】図１に示した撮像素子のセンサ基板の製造プロセスを示す図である。
【図２Ｂ】図１に示した撮像素子のセンサ基板の製造プロセスを示す図である。
【図３Ａ】図１に示した撮像素子の光学基板の製造プロセスを示す図である。
【図３Ｂ】図１に示した撮像素子の光学基板の製造プロセスを示す図である。
【図４】図１に示した撮像素子のダイクロイックフィルタの分光特性図である。
【図５】図１に示した撮像素子における光線追跡図である。
【図６】図１に示した撮像素子の変形例を示す概略断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の撮像素子の概略断面図である。
【図８Ａ】図７に示した撮像素子のセンサ基板の製造プロセスを示す図である。
【図８Ｂ】図７に示した撮像素子のセンサ基板の製造プロセスを示す図である。
【図９Ａ】図７に示した撮像素子の光学基板の製造プロセスを示す図である。
【図９Ｂ】図７に示した撮像素子の光学基板の製造プロセスを示す図である。
【図１０】図７等に示した撮像素子のセンサ基板の一変形例を示す概略断面図である。
【図１１】図７等に示した撮像素子の一変形例を示す概略断面図であり、同図（ａ）はその光学基板、同図（ｂ）はそのセンサ基板、同図（ｃ）は光学基板とセンサ基板との組立体を示している。
【図１２】本発明の撮像素子を適用したデジタルカメラを示すブロック図である。
【図１３】従来のＣＭＯＳイメージセンサを示す概略断面図である。